An incineration system consists of an incineration chamber as the core system and various off-gas treatment systems such as dust collectors and acid gas absorbers. Optimum operation and design of the incineration chamber is an elementary strategy for reducing pollutant emission. Physical and chemical behavior occurring in the incineration chamber are categorized into w major phenomena: waste bed combustion and gas phase reacting flow in the incineration chamber, which interfere mutually.
A series of experimental and numerical investigations is performed from the viewpoint of optimization of the design and the operation parameters of an incineration chamber. The phenomena occurring in the incineration chamber are observed by construction and operation of a pilot scale (50 ton/day) incineration system. The thermal flow performance in the incineration chamber is investigated and optimized with computational fluid dynamics analysis, concurrently with the pilot plant experiment.
The bed combustion mechanism is investigated with experimental and theoretical approaches. The bed combustion and the thermal flow in the incineration chamber are discussed individually in the present study. A comprehensive modeling, which calculates both phenomena simultaneously, is recommended for further study.
소각시스템은 핵심 시스템인 연소실과 집진기, 산성가스 세정기등 다양한 배가스 처리설비들로 구성되는데 최적의 연소실 설계 및 운전은 공해물질 배출을 줄이는 가장 기본적인 전략이다. 연소실에서 발생되는 물리 화학적 현상들은 폐기물의 연소현상과 연소가스의 반응성 열유동으로 구분되는데 이 두가지 현상은 상호 영향을 주는 밀접한 관계에 있다.
본 연구에서는 다양한 실험 및 이론적 연구들을 통하여 연소실의 최적 설계 및 운전에 관하여 고찰하였다. 50톤/일 규모의 폐기물 소각시스템이 설계, 건설 및 운전되어 연소실에서 발생하는 기본적인 물리화학적 특성들을 파악하였다. 이와 동시에 전산유체역학을 이용한 연소실내 연소가스 열유동에 대한 해석이 수행되었다. 다양한 설계 인자들을 변화시켜가며 연구한 결과로 연소실 최적 설계방안에 대한 이론을 제시하였다. 한편, 폐기물의 연소에 대한 연구를 위하여 소형 고체 연료층 연소기 실험이 수행되었으며 폐기물층 연소시 발생하는 물리 화학적 현상들에 대한 이론적 모델링을 수립하였다. 연소가스 열유동과 폐기물의 연소현상에 대한 실험 및 이론적 분석연구들은 서로 상호보완적으로 수행되었으며 기본적인 현상파악에 기여하였다. 본 연구에서는 이 두가지 현상을 동시에 고려할 수 있는 발전적인 모델수립에 필요한 기초적 지식을 습득하는데 중점을 두었으며 발전적 모델을 위한 방법을 제시하였다.
